JPH0819087A - マイクロホン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い周波数帯域にわたって一様な指向性を得
ることができる一次音圧傾度型のマイクロホン装置を提
供する。また、収音部の規模を大きくすることなく低コ
ストで一次音圧傾度型マイクロホンよりも鋭い指向性を
得ることができるマイクロホン装置を提供する。 【構成】 所定の長さの音響管21と、音響管21の側面に
適当な間隔をおいて音響抵抗材で覆われた複数個の音孔
22が設けられている。音響管21の一端には振動膜が音響
管の外部に向くように取り付けられた第１の無指向性マ
イクロホン23と、音響管の他端に振動膜が音響管の内部
に向くように取り付けられた第２の無指向性マイクロホ
ン24と、第１の無指向性マイクロホン23の出力から第２
の無指向性マイクロホン24の出力を差し引く減算器25を
備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指向性のマイクロホン装
置に関し、特に複数の無指向性マイクロホンを用いて構
成されるビデオカメラ用指向性マイクロホン装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複数の無指向性マイクロホンユニットを
用いて構成される音圧傾度型マイクロホンは、ビデオカ
メラのような録音機能を有する機器に搭載される指向性
マイクロホンとして用いられている。

【０００３】図１１に従来の複数の無指向性マイクロホ
ンを用いた音圧傾度型マイクロホンの構成の一例を示
す。図１１において、11、12は適当な間隔ｄをおいて配
置された無指向性マイクロホン、13は無指向性マイクロ
ホン12の出力にマイクロホン間隔ｄに応じた位相遅れを
施す移相器、14は無指向性マイクロホン11の出力から移
相器13の出力を差し引く減算器である。マイクロホンの
出力信号の位相を遅らせるためは遅延器が必要である
が、アナログ処理で遅延器を構成することは困難であ
り、また、ディジタル信号に変換して遅延処理を施す場
合にはコストが高くなるため、一般的に図１１のような
移相器が用いられる。

【０００４】２つの無指向性マイクロホンを用いて図１
１のように構成されたマイクロホンは一次音圧傾度型マ
イクロホンとなり、単一指向性マイクロホンユニットを
用いる場合と同様な特性を得ることができる。図１１の
ような構成のマイクロホンを単一指向性マイクロホンユ
ニットと比較すると、移相器13の定数の調整により指向
性パターンを変更することができること、搭載される機
器の筐体表面のマイクロホンの主軸と平行な面上の２点
を受音点とすることで一次音圧傾度型の特性を得られる
ためにマイクロホンの取り付けの自由度が大きくなるこ
と、が特徴である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移相器
では広い周波数帯域にわたって周波数に比例した位相遅
れを実現することができないため、移相器によって得ら
れる等価的な遅延時間は周波数依存性をもつ。従って、
図１１のような構成のマイクロホンの場合、周波数によ
って指向性パターンが変化してしまうという問題点があ
った。

【０００６】また、図１１のマイクロホンでは、２つの
無指向性マイクロホンから成る収音部の構成を変更する
ことなく一次音圧傾度型の指向性よりも鋭い指向性パタ
ーンを得ることはできない。従って、更に高次の音圧傾
度型マイクロホンを構成する場合には、収音部と信号処
理部の規模が大きくなり、それに伴いコストが高くなる
という問題点があった。

【０００７】本発明のマイクロホン装置は、上記の問題
点を解決し、広い周波数帯域にわたって一様な指向性を
得ることができる一次音圧傾度型のマイクロホン装置を
提供することを目的とする。また、収音部の規模を大き
くすることなく低コストで、一次音圧傾度型マイクロホ
ンよりも鋭い指向性を得ることができるマイクロホン装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマイクロホン装置は、２つの無指向性マイ
クロホンを音孔を有する音響管の先端と終端に配置し、
双方のマイクロホンの出力を減算するものである。ま
た、音響管を用いることにより、高周波数帯域ではライ
ンマイクロホンの特性が得られるため、低周波数域では
一次音圧傾度型マイクロホン、高周波数域ではラインマ
イクロホンとして動作するように信号処理を行うもので
ある。

【０００９】

【作用】本発明は、２つの無指向性マイクロホンを音孔
を有する音響管の先端と終端に配置することにより、終
端側の無指向性マイクロホンに音響的な遅延回路が付加
されるため、移相器のような電気的な位相シフトの処理
を設ける必要はなく、簡単な信号処理回路で指向性の周
波数依存が小さい安定した特性をもつ一次音圧傾度型マ
イクロホンを実現することができる。また、音響管とそ
の終端側に配置した無指向性マイクロホンによってライ
ンマイクロホンが構成でき、２つのマイクロホンの出力
の合成によって得られる特性を低周波数域に用い、高周
波数域ではラインマイクロホンの特性を用いることによ
って、収音部の規模を大きくすることなく、小型で低コ
ストの超指向性マイクロホンを実現することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００１１】図１に本発明のマイクロホン装置の第１の
実施例の構成を示す。図１において、21は音響管、22a
〜22hは音響管21の側面に設けられ、音響抵抗材を貼ら
れた音孔、23と24は無指向性マイクロホン、25は減算器
である。このように構成されたマイクロホン装置におい
て、音孔をもつ音響管21と無指向性マイクロホン24はラ
インマイクロホンと見なすことができる。

【００１２】無指向性マイクロホン24の出力の指向周波
数特性を図２に示す。同図中のｆ_Lは、ラインマイクロ
ホンが超指向性マイクロホンとして動作する周波数帯域
の低域限界周波数であり、音響管の全長をＬ、音速をｃ
として、ｆ_L＝ｃ／(２×Ｌ)となる。このｆ_L よりも低
い周波数帯域ではほとんど無指向性となる。ラインマイ
クロホンの指向性が無指向性となる帯域では、図１の構
成のマイクロホンは一次音圧傾度型マイクロホンとな
る。以下、図１の構成のマイクロホンの動作について説
明する。

【００１３】音響管21の先端に取り付けられた無指向性
マイクロホン23では外部からの音波が直接振動膜に到達
するのに対し、音響管21の終端の無指向性マイクロホン
24では、音波は音響管21の側面の音孔から音響管内部へ
入射した後、音響管の管軸方向に伝搬して振動膜に到達
する。即ち、無指向性マイクロホン24は、その受音部が
無指向性マイクロホン23の方向へ移動し、音響的な遅延
回路を挿入された形となる。このような動作は等価的に
図３のように表すことができる。同図において41と43は
音波の受音部、42と45は電気音響変換部、44は音響管に
よる音響遅延回路である。図３に示すように、本実施例
のマイクロホン装置は、音響管によって音響的な遅延回
路を形成することができるので、受音部43と電気音響変
換部45の入力端の間で周波数依存性のほとんどない遅延
を実現することができる。従って、移相器のような電気
的な位相シフトの処理を設ける必要はなく、簡単な信号
処理回路で、指向性の周波数依存が小さい安定した特性
をもつ一次音圧傾度型マイクロホンを実現することがで
きる。

【００１４】図４に本実施例のマイクロホン装置の指向
周波数特性を示す。同図中のｆ_H は、一次音圧傾度型マ
イクロホンとして、所定の指向性が得られる周波数帯域
の上限を示す周波数であり、図３中の受音部間の距離を
ｄとして、ｆ_H＝ｃ／(２×ｄ)となる。受音部間の距離
ｄと音響遅延回路の遅延時間は音響管の構成（音響管の
長さ、音孔の配置、音響抵抗材の抵抗値）により決定さ
れるので、音響管の構成の最適化により、図１１の従来
例の場合と同様に所望の指向性パターンを得ることがで
きる。

【００１５】図５に本発明のマイクロホン装置の第２の
実施例の構成を示す。図５において、61は音響管、62a
〜62hは音響管61の側面に設けられ、音響抵抗材を貼ら
れた音孔、63と64は無指向性マイクロホン、65は減算器
であり、これらの構成は第１の実施例と同様である。更
に、66は無指向性マイクロホン64の出力の低周波数成分
を除去するハイパスフィルタ、67は減算器65の出力の高
周波数成分を除去するローパスフィルタ、68はハイパス
フィルタ66の出力とローパスフィルタ67の出力を加算す
る加算器であり、これらの構成が第１の実施例とは異な
る点である。減算器65の出力は第１の実施例で述べた一
次音圧傾度型マイクロホンの出力となる。

【００１６】ローパスフィルタ67のカットオフ周波数は
第１の実施例で述べたｆ_H 以上の周波数成分を除去する
ように決定される。一方、無指向性マイクロホン64の出
力は第１の実施例の場合と同様に、ラインマイクロホン
の特性を有する。ハイパスフィルタ66のカットオフ周波
数は第１の実施例で述べたｆ_L 以下の周波数成分を除去
するように決定される。更に、フィルタ66と67のカット
オフ周波数を、マイクロホン装置正面方向の周波数特性
曲線が滑らかにつながるように設定した場合の、加算器
68の出力の指向周波数特性を図６に示す。同図のよう
に、本実施例のマイクロホン装置は、低周波数帯域では
一次音圧傾度型マイクロホン、高周波数帯域では超指向
性のラインマイクロホンの特性を有する。従って、ライ
ンマイクロホンの低周波数帯域での指向性の劣化を音圧
傾度部で改善することができ、小型の超指向性マイクロ
ホンを実現することができる。

【００１７】図７に本発明のマイクロホン装置の第３の
実施例の構成を示す。図７において、81は音響管、82a
〜82hは音響管81の側面に設けられ、音響抵抗材を貼ら
れた音孔、83と84は無指向性マイクロホン、85は減算
器、86は無指向性マイクロホン84の出力の低周波数成分
を除去するハイパスフィルタ、87は減算器85の出力の高
周波数成分を除去するローパスフィルタ、88はハイパス
フィルタ86の出力とローパスフィルタ87の出力を加算す
る加算器であり、これらの構成は第２の実施例と同様で
ある。更に、89は無指向性マイクロホン83の出力の低周
波数成分を除去するハイパスフィルタであり、このフィ
ルタを設けた点が本実施例特有の構成である。

【００１８】図７のように構成されたマイクロホン装置
では、減算器85の出力は、ハイパスフィルタ89のカット
オフ周波数をｆ_C とすると、ｆ_C よりも低い周波数帯域
では無指向性マイクロホン84の出力となる。ｆ_C を第１
の実施例に述べたｆ_L よりも低い値に設定すると減算器
85の出力はｆ_C よりも低い周波数で無指向性となる。そ
の他の動作は第２の実施例と同様である。ｆ_C=100Hz と
したときの本実施例のマイクロホン装置の指向性周波数
特性を図８に示す。同図のように、本実施例のマイクロ
ホンはｆ_C より低い周波数では無指向性となり、第２の
実施例の場合のような低周波数域での音圧感度の低下が
ないため、風雑音や機械振動に起因する振動雑音の影響
を低減することができ、小型で、且つ収音ＳＮ比の高い
超指向性マイクロホンを実現することができる。

【００１９】図９に本発明のマイクロホン装置の第４の
実施例の構成を示す。図９において、101は音響管、102
a〜102hは音響管101の側面に設けられ、音響抵抗材を貼
られた音孔、103と104は無指向性マイクロホン、105は
減算器であり、これらの構成は第１の実施例と同様であ
る。第１の実施例と異なるのは、無指向性マイクロホン
103の出力の高周波数成分を除去するローパスフィルタ1
06を設けた点であり、ローパスフィルタ106のカットオ
フ周波数は、第１の実施例で述べたｆ_H に近い値に設定
する。このように構成されたマイクロホンは、ローパス
フィルタ106のカットオフ周波数を境界として高周波数
帯域ではラインマイクロホン、低周波数帯域では一次音
圧傾度型マイクロホンとなり、第２の実施例よりも更に
簡単な信号処理で第２の実施例と同様の特性を得ること
ができる。

【００２０】図１０に本発明のマイクロホン装置の第５
の実施例の構成を示す。図１０において、111は音響
管、112a〜112hは音響管の側面に設けられ、音響抵抗材
を貼られた音孔、113と114は無指向性マイクロホン、11
5は減算器であり、116は無指向性マイクロホン113の出
力の特定の周波数帯域のみを通過させるバンドパスフィ
ルタである。第４の実施例と異なるのは、無指向性マイ
クロホン113の出力を入力とするフィルタをバンドパス
フィルタとした点である。バンドパスフィルタ116の高
域側のカットオフ周波数を、第４の実施例と同様に設定
し、低域側のカットオフ周波数を第３の実施例のｆ_C と
同様に100Hz に設定すると、第３の実施例よりも更に簡
単な信号処理で第３の実施例と同様の特性を得ることが
できる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明のマイクロホン装
置においては、２つの無指向性マイクロホンを音響管の
両端に配置することにより、終端側のマイクロホンに遅
延を与えることができるため、従来のような移相器によ
る位相シフトを用いる場合よりも指向性の周波数依存性
の小さい一次音圧傾度型マイクロホンを簡単な信号処理
で実現することができる。また、高周波数域では音響管
によってラインマイクロホンの特性が得られるため、収
音部の規模を大きくすることなく、小型で低コストの超
指向性マイクロホンを実現することができる。また、収
音対象とする周波数帯域のうち、最も低い周波数帯域を
無指向性とすることにより、風や機械振動の影響を低減
し、収音ＳＮ比の高い超指向性マイクロホンを実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のマイクロホン装置の構
成を示すブロック図

【図２】本発明の第１の実施例のマイクロホン装置のラ
イン部の指向周波数特性図

【図３】本発明の第１の実施例のマイクロホン装置と等
価的な構成を示す図

【図４】本発明の第１の実施例のマイクロホン装置の指
向周波数特性図

【図５】本発明の第２の実施例のマイクロホン装置の構
成を示すブロック図

【図６】本発明の第２の実施例のマイクロホン装置の指
向周波数特性図

【図７】本発明の第３の実施例のマイクロホン装置の構
成を示すブロック図

【図８】本発明の第３の実施例のマイクロホン装置の指
向周波数特性図

【図９】本発明の第４の実施例のマイクロホン装置の構
成を示すブロック図

【図１０】本発明の第５の実施例のマイクロホン装置の
構成を示すブロック図

【図１１】従来の一次音圧傾度型マイクロホンの構成を
示すブロック図

【符号の説明】

11, 12 無指向性マイクロホン 13 移相器 14 減算器 21 音響管 22a〜22h 音響抵抗材を貼られた音孔 23, 24 無指向性マイクロホン 25 減算器 41, 43 受音部 42, 44 電気音響変換部 45 音響遅延回路 46 減算器 61 音響管 62a〜62h 音響抵抗材を貼られた音孔 63, 64 無指向性マイクロホン 65 減算器 66 ハイパスフィルタ 67 ローパスフィルタ 68 加算器 81 音響管 82a〜82h 音響抵抗材を貼られた音孔 83, 84 無指向性マイクロホン 85 減算器 86, 89 ハイパスフィルタ 87 ローパスフィルタ 88 加算器 101 音響管 102a〜102h 音響抵抗材を貼られた音孔 103, 104 無指向性マイクロホン 105 減算器 106 ローパスフィルタ 111 音響管 112a〜112h 音響抵抗材を貼られた音孔 113, 114 無指向性マイクロホン 115 減算器 116 ハイパスフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茨木 悟 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音響管と、前記音響管の側面に所定の間隔
   をおいて設けられ、音響抵抗材で覆われた複数個の音孔
   と、前記音響管の一端に振動膜が音響管の外部に向くよ
   うに取り付けられた第１の無指向性マイクロホンと、前
   記音響管の他端に振動膜が音響管の内部に向くように取
   り付けられた第２の無指向性マイクロホンと、前記第１
   の無指向性マイクロホンの出力から前記第２の無指向性
   マイクロホンの出力を差し引く減算器とを備えたことを
   特徴とするマイクロホン装置。
2. 【請求項２】第２の無指向性マイクロホンの出力の低周
   波数成分を除去するハイパスフィルタと、減算器の出力
   の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、前記ハ
   イパスフィルタの出力と前記ローパスフィルタの出力を
   加算する加算器を備えた請求項１記載のマイクロホン装
   置。
3. 【請求項３】第１の無指向性マイクロホンの出力の低周
   波数成分を除去した信号を減算器に入力するハイパスフ
   ィルタを備えた請求項２記載のマイクロホン装置。
4. 【請求項４】第１の無指向性マイクロホンの出力の高周
   波数成分を除去した信号を減算器に入力するローパスフ
   ィルタを備えた請求項１記載のマイクロホン装置。
5. 【請求項５】第１の無指向性マイクロホンの出力の所定
   の周波数帯域のみ通過させるバンドパスフィルタを備
   え、該バンドパスフィルタの出力を減算器に入力する請
   求項１記載のマイクロホン装置。